MODUL 4

STRUKTUR BAJA I (2 SKS)

4.1 TUJUAN INSTRUKSIONAL

4.1.2 Tujuan Instruksional Umum (TIU)

Memahami prinsip Uji Tarik Uniaksial, sifat duktilitas

4.1.2 Tujuan Instruksional Khusus (TIK)

Memahami parameter kekuatan & kekakuan material baja

Memahami sifat mekanis material baja, Modulus Elastisitas, Sifat elastis dan plastis,

tegangan leleh/luluh (yield stress), tengangan batas (ultimate stress) untuk berbagai

mutu baja.

4.2 MATERI KULIAH

Uji tarik uniaksial benda uji baja untuk mengetahui hubungan tegangan dan remangan

material baja struktur

Sifat-sifat mekanis material baja struktur : elastisitas, plastisitas, perkuatan regangan

daerah runtuh (collapse)

Konsep tegangan leleh (yield stress) dan tegangan batas (ultimate stress)

Penentuan modulus elastisitas baja dan tingkat duktilitas baja

4.3 POKOK BAHASAN

4.3.1 Hubungan Tegangan dan Regangan Baja

Karakteristik/ Sifat Mekanis Tipikal Material Baja Struktur

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Edifrizal Darma, MTSTRUKTUR BAJA I

OA – Daerah Elastis:

• Hubungan Tegangan vs. Regangan Linear (garis lurus)

• Apabila gaya tarik dihilangkan benda uji akan kembali ke panjang awal (deformasi

perpanjangan hilang)

• Material bersifat elastis/elastik

AB – Daerah Plastis :

• Tanpa pertambahan gaya tarik akan terjadi deformasi perpanjangan sampai batas

tertentu

• Apabila beban tarik ditiadakan akan terjadi deformasi perpanjangan yang permanen

• Material bersifat plastis

BC – Daerah Penguatan Regangan (Strain Hardening)

• Seolah-olah material mendapatkan penguatan sampai suatu nilai tegangan tertentu

(dikenal dengan tegangan batas/ultimate)

• Hubungan tegangan vs. regangan tidak linear (nonlinear)

• Apabila gaya tarik ditiadakan akan terjadi deformasi permanen yang lebih besar

dibandingkan pada kondisi plastis

CD – Daerah Runtuh (Collapse)

• Material kehitangan kekuatannya – deformasti tidak dapat dikontrol

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Edifrizal Darma, MTSTRUKTUR BAJA I

A

C

B

D

• Material runtuh (collapse) – benda uji putus.

Parameter material baja untuk desain struktur baja (British Standard) :

Modulus Elastisitas E= 205 kN/mm2

Poisson’s Ratio υ = 0.30

Koef. Muai Panjang α = 12 x 10-6 per oCelcius.

Parameter material baja untuk desain struktur baja (PPBBI – 1984) :

Modulus Elastisitas E= 2,1 x 106 kg/cm2

Poisson’s Ratio υ = 0.30

Koef. Muai Panjang α = 12 x 10-6 per oCelcius.

4.3.2 Keunggulan baja sebagai material konstruksi

• Perbandingan Kuat terhadap Berat (Strength to Weight Ratio) yang tinggi.

- Pemanfaatan material yang efisien dan optimum sehingga dapat diperoleh

struktur

ringan tapi kuat.

- Bentang panjang dapat dibuat

- Sistem fundasi yang lebih murah

• Duktilitas material yang tinggi.

- Sangat toleran terhadap perbedaan antara asumsi desain dan realitas yang terjadi

- Kemampuan untuk menerima beban accidental yang tidak direncanakan.

• Waktu Konstruksi yang singkat / cepat.

- Sistem pre-fabrication konstruksi baja dapat mengurangi pekerjaan di lapangan –

total waktu konstruksi dapat berkurang – biaya konstruksi turun

• Tingkat Ketelitian yang tinggi.

- Elemen struktur baja difabrikasi dengan presisi yang tinggi – dengan kontrol

kualitas

yang terjamin.

• Derajat Kebebasan Desain yang tinggi.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Edifrizal Darma, MTSTRUKTUR BAJA I

- Ketersediaan berbagai profil dan tingkat kekuatan membuat ruang lingkup

penerapan yang sangat luas

4.3 POKOK BAHASAN

4.3.1 Tegangan dasar / tegangan izin

Hubungan tegangan dan regangan tipikal baja untuk baja struktur/konstruksi

Tegangan izin : dimana F.K. adalah faktor keamanan

Menurut PPBBI-1984 nilai tegangan leleh untuk berbagai mutu baja adalah sebagai

berikut :

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Edifrizal Darma, MTSTRUKTUR BAJA I

σy

Tabel 3.1 Nilai tegangan leleh dan tegangan dasar / tegangan izin untuk berbagai

mutu baja yang digunakan (PPBBI 1984- halaman 5)

4.3.2 Metode Desain ASD:

• Pada dasarnya desain ASD menyatakan bahwa kekuatan dan kekakuan struktur

didesain lebih kecil atau sama dengan kekuatan dan kekakuan yang diizinkan bekerja

pada material.

• Dikenal juga dengan metoda desain elastik atau working stress design.

• Telah digunakan 90 - 100 tahunan terakhir.

Syarat kekuatan:

Tegangan normal dimana

Tegangan geser

FK = Faktor Keamanan

(menurut PBBI 1984 FK = 1,5)

Syarat kekakuan:

Deformasi yang terjadi pada struktur didesain

Gambar jembatan rangka baja

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Edifrizal Darma, MTSTRUKTUR BAJA I

Jembatan kabel baja (cable stayed bridge)

4.3.2 Bentuk Profil Baja Tipikal

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Edifrizal Darma, MTSTRUKTUR BAJA I

Sayap/Flens/Flane

Badan / Web

Profil C / Kanal

Profil T

Profil Siku Profil King Cross

Gambar struktur baja untuk pom bensin

4.4. JENIS BATANG BAJA STRUKTURAL

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Edifrizal Darma, MTSTRUKTUR BAJA I

W, profil sayap lebar

S, Balok Standar Amerika

C, Kanal Standar Amerika

L, siku

WT atau ST, T struktural

Profil yang paling banyak dipakai adalah Profil sayap lebar (wide-flange), misalnya profil

W460 x 142 (tinggi 460mm berat 142 kg/m)

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Edifrizal Darma, MTSTRUKTUR BAJA I

Penampang pipa

Boks struktural

Penampang bulat dan segiempat

Plat